客机机翼气动∕结构多学科优化方法

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1、第44卷第4期2012年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．44NO．4Aug2012客机机翼气动／结构多学科优化方法胡婕1王如华2王稳江2余雄庆1(1南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，南京，2100162．中国商飞上海飞机设计研究院，上海，200232)摘要：针对客机机翼特点，建立机翼外形和结构参数化模型；应用CATIA二次开发技术和PCL编程，实现气动分析模型和结构有限元模型的自动生成；分析了气动和结构

2、之间的藕合关系．研究一种气动栽荷自动加载到结构模型的方法；应用基于代理模型的二级优化方法采解机翼气动／结构设计多学科优化问题；在iSIGHT软件环境下实现机翼气动／结构多学科优化计算流程。算例结果表明，本文提出的机翼气动／结构多目标优化方法能获得关于升阻比和结构重量的最优解集，有助于设计人员确定舍理的机翼总体参数。关键词：机翼}多学科设计优化；气动；结构中图分类号：V221文献标识码：A文章编号11005—2818(2012)04—0458—08．MultidisciplinaryOptimizationofTranspor

3、tWingAerodynamic／StructuralIntegratedDesignHu,liel，WangRuhua2，WangWenjian92，YuXiongqin91(1．KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefense—AdvancedDesignTechnologyofFlightVehicle，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Naniing．210016，China)(2．ShanghaiAircra

4、ftDesign＆ResearchInstitute．CommercialAircraftCorporationofChina，Shanghai，200232，China)Abstract：Theauto—generationofaerodynamicanalysismodelandstructuralfiniteelementmodelisim—plementedbyusingtheCATIAsoftwareAPImethodandPatrancommandlanguage(PCI。)．Anap—proachformapp

5、ingtheaerodynamicloadtothestructuralmodelsisproposedbasedOntheinteractionanalysisofaerodynamicandstructure．Thetwo—leveloptimizationmethodbasedonthesurrogatemodelisusedtosolvetheproblemsofintegratedaerodynamic／structuraldesignofwingsfortransportaircraft．Thecomputati

6、onprocessisimplementedbysoftwareiSIGHT．Anexampleshowsthattheapproachfortheproposedtransportwingaerodynamic／structuraldesigncanfindtheoptimalsolutionsetforhighliH—dragratioandlowstructureweight，andassistthedesignerstodeterminemostreasonablewingparame—ters．Keywords：w

7、ing；multidisciplinarydesignoptimization；aerodynamics；structure机翼是飞机最重要的一个部件，对飞机的飞行性能和经济性影响极大。在飞机初步设计阶段，机翼设计主要包括气动设计和结构设计。气动设计的任务是确定机翼外形，在保证有足够升力的前提下，使机翼升阻比尽量大。结构设计的任务是选择结构布局形式，确定结构件尺寸，在保证结构完整性的前提下，使结构重量尽可能轻。因此，机翼设计应兼顾气动效率要求和结构重量要求，其关键是找到飞机气动效率与重量之间的恰好折衷。虽然采用工程估算方法也

8、可进行气动效率与重量的权衡分析，但这种方法精度较低。近十几年来，随着计算空气动力学和结构有限元方法的不断收稿日期：2011—10—13；修订日期：2012—03—12通讯作者：余雄庆，男，教授，博士生导师，1965年5月生，E—mail：yxq@nuaa．edu．cn。第4期胡婕，等：客机